專利名稱：電解鋁低電阻抗氧化自焙陽極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解用自焙陽極(即陽極糊)材料的改進(jìn)。
現(xiàn)行鋁冶金工業(yè)大都采用冰晶石(Na3AeF6)熔鹽為主的熔劑，通以直流電還原其中熔解的氧化鋁而得到液態(tài)金屬鋁的電解法。該法所采用的陽極為碳素陽極。碳素陽極包括予焙和自焙兩種，其中自焙陽極占55%，通常制造自焙陽極的原料是石油焦或?yàn)r青焦和粘結(jié)劑煤瀝青，其煤瀝青的用量為28-32%。制品抗壓強(qiáng)度為270-380公斤/厘米2，比電阻為68-80歐姆·毫米2/米，煉一噸鋁消耗陽極糊約550公斤。陽極是鋁電解槽的心臟，鋁電解工藝對陽極的基本要求是孔率低、密度大、與氧作用的表面要小、機(jī)械強(qiáng)度大、導(dǎo)電率高、導(dǎo)熱低、雜質(zhì)含量少。
本發(fā)明的目的是提供一種比電阻小電耗低、密度大消耗少和成本低、瀝青煙害小的自焙陽極。
本發(fā)明自焙陽極是利用4-87%被電解鋁融鹽浸漬并催化石墨化的破損鋁槽拆除的陰極廢炭塊(如表1所示)，經(jīng)水洗凈化、烘焙粉碎、配料、同時加入鍛后石油焦和粘結(jié)劑混捏而成。
表1真比重(g/cm3)孔率(%)抗壓強(qiáng)度(kg/cm2)比電阻(Ωmm2/M)2.41-2.459-10810-95028-33灰分(%)導(dǎo)熱率(kl/m·h·℃)32-4232-33
利用廢炭塊代替石油焦或?yàn)r青焦作自焙陽極骨料，最好采用的顆粒級配為-12-+6毫米粒級配干料重量15-20%;-6-+1毫米粒級配15-20%重量;-0.15毫米粒級配45-51%重量其中-0.075毫米粒級占25-36%;-1-+0.5毫米粒級為余量;粘結(jié)劑是加熱后的液體煤瀝青和/或煤焦油的混合物，軟化點(diǎn)為58-82℃(環(huán)球法)，其用量為15-30%，最好為21-26%。
采用間歇式雙軸混捏鍋進(jìn)行混捏，首先將稱量過的干料加入鍋內(nèi)，并使其干料溫度高于粘結(jié)劑軟化點(diǎn)15-30℃的條件下攪拌15-20分鐘，加入粘結(jié)劑后再繼續(xù)混捏35-40分鐘，其混捏溫度根據(jù)所采用粘結(jié)劑的軟化點(diǎn)按常規(guī)調(diào)整。
例按上述工藝，采用廢炭塊代替50%石油焦制造自焙陽極，其顆粒級配與粘結(jié)劑比如下-12-+6毫米18%-6-+1毫米20%-1-+0.15毫米14%-0.15毫米48%其中-0.075毫米30%粘結(jié)劑(軟化點(diǎn)72℃)24%本發(fā)明自焙陽極實(shí)驗(yàn)結(jié)果與已有自焙陽極性能比較如表2所列
表2自焙陽極實(shí)型新型已有技術(shù)抗壓強(qiáng)度(kg/cm2) 465 270-380比電阻(Ωmm2/M) 51 68-80真比重(g/cm3) 2.15 1.97-2.02假比重(g/cm3) 1.59 1.38-1.41孔率(%)2627-30灰分(%)170.4-1.0一級以上鋁錠(%)100100電耗(kwh/tAL)155081587860kA旁插棒槽陽極477510-550消耗(kg/tAL)表2表明本發(fā)明自焙陽極各項(xiàng)理化性能除灰分外已基本達(dá)到予焙陽極的技術(shù)指標(biāo)。其灰分含量較大是因廢炭塊含有電解質(zhì)的緣故，這些電解質(zhì)分布在整個自焙陽極的結(jié)構(gòu)中，高溫電解時，它抑制碳素組分氧化速度的同時，伴隨陽極消耗又回到電解槽中重新使用，它不但未污染鋁的質(zhì)量卻由此得到回收。
實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用破損鋁槽拆除的廢炭塊代替石油焦制造自焙陽極，每生產(chǎn)一千噸自焙陽極能節(jié)約石油焦40-640噸。該自焙陽極比電阻降低11-44%，陽極電壓降降低0.1-0.2伏，相當(dāng)噸鋁省電340-680千瓦·時，而且陽極電解消耗降低7-11%，該自焙陽極粘結(jié)劑用量少4-7%，則電解廠房瀝青煙害大大減輕。本發(fā)明自焙陽極流動性好燒結(jié)快，既適用旁插棒陽極也適用于上插棒陽極，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明自焙陽極作進(jìn)一步的描述參照

圖1，本示意圖為旁插棒式電解槽。自焙陽極(也稱陽極糊)呈固體裝入鋁箱1后受到上層液體糊和正在通電的陽極錐體2加熱而熔化成為流動性較好的液體，此后在溫度的作用下又逐漸成為粘稠狀并很快焦化成導(dǎo)電性優(yōu)良的陽極“錐體”，隨著陽極消耗調(diào)整框架3整個陽極下降，同時上移陽極棒4，然后根據(jù)陽極消耗再向鋁箱1內(nèi)補(bǔ)充陽極糊，如此反復(fù)地進(jìn)行。陽極母線5與陽極棒連接，陽極6與陽極要保持一定的極距，7為陽極導(dǎo)電鋼棒及其母線。
圖2是上插棒式電解槽。其陽極體內(nèi)發(fā)生的熔化-焦化過程基本上同圖1旁插棒式電解槽，在陽極中上部焦化帶焦化，同時形成燒結(jié)錐體2，陽極棒4通過上層的液體糊一直插到錐體2之內(nèi)，拔棒后遺留下來的孔洞通常由偏析的粘結(jié)劑的液體糊來填充，結(jié)果在孔洞里形成所謂二次陽極，這種二次陽極結(jié)構(gòu)疏松，電解消耗較快，而陽極本體消耗較慢，這樣便造成陽極底掌不平，電流分布不均、電流效率低等弊病。
本發(fā)明自焙陽極所采用的骨料及其粘結(jié)劑在前面已作介紹，該組分陽極糊熔化較快，并且燒結(jié)(焦化)也較快，即縮小了粘結(jié)劑的偏析過程，而且骨料又是經(jīng)電解鋁融鹽浸漬過的，其比重高達(dá)2.45g/cm3，此骨料顆粒連同表面的低粘度粘結(jié)劑頗易墜入和填實(shí)陽極棒遺留的孔洞，且能很快和本體陽極燒結(jié)在一起，故該自焙陽極電流分布均勻，陽極運(yùn)行正常穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.用于鋁電解生產(chǎn)的自焙陽極其特征在于利用破損鋁槽拆除的廢炭塊作骨料和粘結(jié)劑煤瀝青或加煤焦油混捏而成。其廢炭塊用量為4-87%重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極，其特征在于骨料顆粒級配為-12-+6毫米粒級配干料重量15-20%;-6-+1毫米粒級配15-20%重量;-0.15毫米粒級配45-51%重量其中-0.075毫米粒級占25-36%;-1-+0.15毫米粒級為余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陽極，其特征在于粘結(jié)劑用量為總重量的21-26%。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋁電解生產(chǎn)導(dǎo)電用陽極材料。該自焙陽極是利用破損鋁槽拆除的且被電解質(zhì)浸漬和催化石墨化的廢炭塊代替4-87％石油焦或?yàn)r青焦加煤瀝青與煤焦油作粘結(jié)劑制成的。其抗氧化性較強(qiáng)，電解氧化消耗降低7-11％，并且陽極比電阻低11-44％，噸鋁省電340-680千瓦時，該自焙陽極燒結(jié)快、密度高、強(qiáng)度大，其物理性能已達(dá)到預(yù)焙陽極技術(shù)指示。既適用旁插棒陽極也適用上插棒陽極。
文檔編號C25C3/12GK1033530SQ8710814
公開日1989年6月28日 申請日期1987年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月15日
發(fā)明者崔學(xué)禮, 崔巍 申請人:崔學(xué)禮, 崔巍